Для исследования стратосферы

Стремление к освоению новых, доселе недоступных пространств извечно было присуще русским людям, а после революции оно стало одной из характерных чёрт советского народа. И недаром в 30-е годы самыми любимыми героями стали полярники и стратонавты, а кампания «На штурм стратосферы», начатая ГИРДом и продолженная стратосферными комитетами Осоавиахима и авиационного отделения Всесоюзного научно-технического общества (АвиаВНИТО), охватила буквально всю страну и дала значительные средства на постройку стратостатов и высотных ракет. Часть этих средств в 1935 году была выделена ячейке АвиаВНИТО, объединявшей специалистов РНИИ, на постройку стратосферной ракеты.

В основу проекта этой машины, так и названной «АвиаВНИТО», взяли готовый корпус самой крупной из ракет ГИРДа 05 конструкции М. К. Тихонравова, На нее установили наиболее мощный из созданных тогда кислородно-спиртовых ЖРД 12к конструкции Л. С. Душкина. Топливо было запасено в четырех длинных цилиндрических баках, подобных бакам первой ракеты 09, и так же, как в ней, подавалось в камеру двигателя под давлением паров жидкого кислорода. Сам корпус в сечении имел форму не круга, а крестообразной фигуры, образованной дугами окружностей, описанных вокруг баков. Это было сделано для повышения его жесткости и уменьшения миделя. Если на первых ракетах пусковые краны открывались протянутой из блиндажа бечевкой, то здесь их заменили пироклапаны с разрывными мембранами, срабатывающими по электросигналу. Претерпел изменения и хвостовой стабилизатор — он стал гораздо легче, более совершенной формы. В головной части ракеты уложили парашют, который должен был открываться по сигналу гироприбора при определенном угле отклонения ее продольной оси от вертикали. В приборном же отсеке установили аппарат для замера высоты полета, разработанный С. А. Пивоваровым на основе барографа.

Первый старт «АвиаВНИТО» был произведен в 1936 году из пускового станка ракеты 07 с короткими направляющими. Ракета вышла из него, не набрав большой скорости, и полетела, поворачиваясь против ветра. В результате парашют раскрылся еще до окончания работы двигателя и не дал ей подняться высоко.

Об этом полете в «Правде» был помещен репортаж «Ракета идет в воздух».

Ко второму старту, дабы обеспечить строго вертикальный полет, соорудили уже специальный пусковой станок, закрепленный на деревянной, мачте высотой 48 м, самый высокий из всех когда-либо применявшихся. Пущенная с него в 1937 году ракета успешно взлетела и скрылась в зените. На этот раз парашют был выброшен с большой задержкой, когда она уже свободно падала и успела набрать такую скорость, что стропы не выдержали воздушного удара и оборвались. Прибор записи высоты, найденный в разбившейся ракете, зафиксировал только одну точку — 2400 м. Ее комиссия признала соответствующей лишь моменту раскрытия парашюта, ибо визуально наблюдалось, что ракета поднялась намного выше 3000 м.

Свой вклад в разработку стратосферной ракеты внесла и реактивная группа Стратосферного комитета Осоавиахима. Самой интересной из ее творений была первая в мире двухступенчатая ракета конструкции И. А. Меркулова с прямоточным воздушно-реактивным двигателем (ПВРД) на второй ступени. В качестве первой ступени, разгонявшей ракету до скорости, необходимой для начала работы ПВРД, применялся пороховой ракетный двигатель конструкции А. И. Полярного.

Решение проблемы создания воздушно-реактивного двигателя на базе теории Б. С. Стечкина, начатое в ГИРДе, продолжалось и в РНИИ. В 1935 году, отвечая на вопрос писателя Я. И. Перельмана о перспективах ракетной техники, С. П. Королев писал: «Очень большое внимание придаю воздушным ракетным двигателям, над которыми работает Ю. А. Победоносцев (у нас же в РНИИ)». Но оказалось, что основного успеха здесь добился не Победоносцев, а его ученик с группой совсем молодых энтузиастов.

Проект ракеты Меркулова, получившей обозначение Р-3, был одобрен такими видными специалистами, как профессора В. П. Ветчинкин, К. А. Путилов и К. Л. Баев, и принят к осуществлению отделом специальных конструкций одного из авиационных заводов. В качестве горючего ПВРД использовались шашки двух типов, разработанные и изготовленные химиками МГУ и Московского химико-технологического института. В основном они состояли из смеси алюминиевого и магниевого порошков и отличались составом наполнителя и технологией прессования. В двигатель заряжались две кольцеобразные шашки с одинаковым внешним, но с различным внутренним диаметрами, благодаря чему обеспечивался требуемый профиль канала, по которому поступал из диффузора необходимый для их горения воздух.

Воспламенение горючего ПВРД производилось стопиновым шнуром, загоравшимся в момент окончания работы порохового ускорителя, который отделялся от ракеты набегающим воздушным потоком с помощью «аэродинамического тормоза»,.

Всего было изготовлено 16 ракет Р-3. Их летные испытания, начавшиеся в феврале 1939 года на станции Планерная под Москвой, проводились по вертикальной траектории. После успешной отработки старта ракеты, расцепки ступеней, запуска ПВРД и четкого фиксирования набора скорости за счет его работы приступили к официальным испытаниям, которые состоялись 19 мая 1939 года в присутствии членов комиссии Наркомата авиационной промышленности. Для определения параметров траектории впервые была приглашена бригада астрономов с аппаратурой, используемой при слежении за метеоритами. Испытания прошли успешно, доказав перспективность применения воздушно-реактивных двигателей в авиации и ракетной технике.

В конце 30-х годов в нашей стране разрабатывалось еще несколько проектов стратосферных ракет, рассчитанных на достижение высот в 50 и 100 км, но эти работы прервала война.

Первые геофизические

Как только на фронтах Великой Отечественной войны был достигнут решительный перелом в нашу пользу, в Советском Союзе возобновились работы над исследовательскими ракетами. В 1943 году Физический институт АН СССР (ФИАН) поставил задачу создать ракету для изучения космических лучей на высотах более 40 км. К концу 1945 года на основе ракетных снарядов «катюши» в лаборатории М. К. Тихонравова была разработана четырехступенчатая ракета 210 для этой цели. Ее летные испытания прошли успешно. Но к их окончанию появилась возможность использовать для стратосферных исследований ракеты гораздо большей грузоподъемности, которые, правда, предназначались их конструкторами далеко не для мирных целей.

К концу войны немцам ценой затрат огромных сил и средств удалось создать управляемую баллистическую ракету дальнего действия (БРДД) А-4, или Фау-2, способную перебрасывать около тонны взрывчатки на расстояние 270 км всего за 5 мин. Создание БРДД было, с одной стороны, научно-техническим достижением, но с другой — очередным грубым просчетом фашистской верхушки. Ракета А-4, несмотря на то, что в ее основу были положены перспективные идеи К. Э. Циолковского и Г. Оберта, имела далеко не совершенную конструкцию и малую точность полета.

Особенно низкой была ее надежность как из-за недоработанности, так и в результате деятельности в концлагере при подземном ракетном заводе антифашистского подполья. В целом это оружие оказалось малоэффективным, и авантюристические военно-политические цели, ради которых оно создавалось, достигнуты не были. От возмездия народов гитлеровцам уйти не удалось, а их ракеты, которые они цинично называли «оружием возмездия», не повлияли на ход войны.

Правда, и немцы, и наши союзники, понимая огромные потенциальные возможности БРДД, особенно в сочетании с атомной бомбой, предприняли все, что было в их силах, чтобы Советскому Союзу не досталось ни одной целой ракеты А-4 и никакой технической документации по ее конструкции, производству и испытаниям. Но тот богатый опыт в разработке экспериментальных управляемых ракет, который имели советские специалисты, позволил им разобраться в сверхсекретном оружии Гитлера еще в годы войны. А после группа наших конструкторов на основе остатков взорванных немцами при отступлении ракет и найденных на разных предприятиях, а также вновь разработанных их деталей, узлов и агрегатов собрала небольшую партию экспериментальных БРДД и в октябре — ноябре 1947 года успешно провела их летные испытания. На этих ракетах и была впервые установлена аппаратура ФИАНа для замера характеристик космических лучей.

Американцы, захватившие несколько сот целых ракет А-4 и всех основных участников их разработки, развернули с их помощью широкую программу исследований, продолжавшуюся до 1951 года. Приступив с помощью немецких специалистов к разработке своих БРДД, США были уверены, что обескровленному войной Советскому Союзу еще очень долго не удастся самостоятельно решить проблему создания мощных управляемых ракет. Но мудрая политика партии, сконцентрировавшей на решении этой сложнейшей задачи значительные производительные силы и всех наших специалистов, имевших большой опыт в разработке и испытаниях ракетной техники, привела к беспрецедентно быстрому ее решению. Уже 10 октября 1948 года успешно стартовала, пролетела 288 км и попала в заданную цель своя БРДД на жидком топливе Р-1, созданная под руководством С. П. Королева. Ряд элементов конструкции Р-1 был близок к А-4, но советская ракета существенно превосходила немецкую по точности и надежности полета. Летные испытания ракеты Р-1 по баллистической траектории с вершиной до 76 км регулярно использовались ФИАНом для продолжения своих исследований. А вскоре в ОКБ Королева был разработан вариант ракеты Р-1, специально предназначенный для запуска по вертикальной траектории и получивший обозначение В-1А.

Высотная ракета отличалась от серийной отделяемой головной частью и двумя закрепленными на корпусе «мортирами». В них находились контейнеры с аппаратурой Геофизического института АН СССР (ГеоФИАН) для взятия проб воздуха на большой высоте. Контейнеры отстреливались вдаль от летящей машины после прекращения работы ее двигателя с тем, чтобы на чистоту проб и замеры характеристик воздуха не влияли газы, обильно выделяемые в разреженное пространство всеми ее частями.

Проходившие с 24 мая 1949 года пуски ракеты В-1А, при которых была достигнута высота 102 км, показали большую перспективность ракетных геофизических исследований и позволили наметить их расширенную программу. Для руководства ее выполнением при Президиуме Академии наук был учрежден координационный междуведомственный комитет под председательством академика А. А. Благонравова. Входя в состав этого комитета и понимая обязанности главного конструктора гораздо шире, чем это было принято до него, С. П. Королев уделял первостепенное внимание всему огромному комплексу вопросов, связанному не только с созданием геофизических ракет, но и с методикой исследований, разработкой научной аппаратуры, систем жизнеобеспечения летавших на них животных и средств спасения.

С учетом опыта, полученного при пусках В-1А, в 1951—1955 годах были разработаны новые геофизические варианты ракеты Р-1: В-1Б, В-1В, В-1Д и В-1Е, отличавшиеся конструкцией головной части и спасаемых контейнеров, составом научной аппаратуры, экспериментальных систем и биологических объектов.

Начало изучению воздействия факторов ракетного полета, включая кратковременную невесомость, на организмы было положено в СССР 22 июля 1951 года. Применение для этого мощных ракет дало возможность работать с собаками — высокоорганизованными и крупными животными, что приносило более ценные результаты, чем аналогичные зарубежные опыты с мышами. Собаки запускались как в герметичных кабинах, так и в катапультируемых из ракеты скафандрах с индивидуальной системой жизнеобеспечения и спасения. Их поведение в полете фиксировалось специальными датчиками и киносъемкой.

В апреле 1956 года Академия наук СССР провела Всесоюзную конференцию по ракетным исследованиям. С основным докладом на ней выступил С. П. Королев. Отметив, что первый этап работ на высотах до 100 км, который занял шесть лет, дал ценные результаты, Сергей Павлович основную часть выступления посвятил критике недочетов и постановке новых задач. Особенно серьезно он ставил проблему дальнейшего повышения надежности и снижения веса всех устанавливаемых на ракете систем, в первую очередь измерительных и спасательных. Высказал он и неудовлетворенность результатами физических исследований, требуя учета всех факторов, влияющих на них, и общего повышения их научного уровня. В заключение, показав ученым, что не так уж далеки полеты в космос, Королев внес предложение, чтобы все дальнейшие работы по исследованию высоких слоев атмосферы строго координировались с перспективными работами».